OSI-Schichtenmodell
Um den Aufbau der Netzwerk-Daten-Übertragung auseinanderhalten zu können, wurden mehrere Referenzmodelle entwickelt. Die wohl bekanntesten Modelle sind das OSI-Modell (engl. Open Systems Interconnection Reference Model) und das DDN-Modell. In beiden Modellen wird dargestellt, wie Daten zwischen einzelnen Komponenten eines Netzwerkes ausgetauscht werden.
| OSI-Schicht | TCP/IP-Schicht | Beispiel |
|---|---|---|
| Anwendungen (7) | Anwendungen | HTTP, UDS, FTP, SMTP, POP, Telnet, DHCP, OPC UA
TLS, SOCKS |
| Darstellung (6) | ||
| Sitzung (5) | ||
| Transport (4) | Transport | TCP, UDP, SCTP |
| Vermittlung (3) | Internet | IP-Adresse (IPv4, IPv6), ICMP (über IP) |
| Sicherung (2) | Netzzugang | Ethernet, Token Bus, Token Ring, FDDI |
| Bitübertragung (1) |
Inhaltsverzeichnis
Das OSI-Referenzmodell
Es beschreibt den Aufbau in 7 einzelnen Schichten. Das Modell wurde 1978 entworfen und hält sich wohl auch noch viele Jahre. Bei diesem Modell ist zu beachten, dass es nicht die Protokolle selbst beschreibt, sondern nur das Schema. Jeder Standard deckt dabei immer nur Teile des Modells ab. So gilt etwa die Definition für W-Lan nur auf Ebene 1.
Die einzelnen Schichten und ihre Bedeutung
Die Bitübertragung
Hier wird die physikalische Übertragung beschrieben. Dabei wird der physikalische Teil nur grob umschrieben. So umschreibt der Standard für die Kupfer-Netzwerk-Kabel unter anderem:
- Den zulässigen Spannungsbereich von (+) zu (GND)
- Operationen zur Umwandlung der Signale für die 2. Schicht
- Geschwindigkeitsbeschränkungen
- Signale für Neustart und Ende
Dabei werden Netzwerkkarten und das Kabel selbst nicht genauer beschrieben. So darf ein Kabel sowohl aus Kupfer als auch aus irgendeinem anderen geeigneten Material bestehen. Es muss nur die Funktion ermöglichen.
Die Sicherungsschicht
Hier werden die Sicherungsmaßnahmen beschrieben, die dafür sorgen, dass aus den einzelnen Signalen ein zuverlässiger Datenstrom wird. Auf dieser Ebene wird auch die MAC-Adresse angesiedelt. Hierher gehören auch PPP over Ethernet und PPP over ATM.
Die Netzwerkschicht
Hier sind die Protokolle definiert, die die Vermittlung zu den jeweiligen Netzwerken übernehmen. Auf dieser Ebene greift das so genannte Routing. Dieses sorgt für die Weiterleitung der Signale in Richtung Ziel. Hier her gehört das Internet-Protokoll (IP).
Die Transportebene
Hier sind die Protokolle wie TCP und UDP zuhause. Dabei unterscheidet man in verbindungsorientierte (TCP) und verbindungslose (UDP) Protokolle. Auf dieser Schicht werden sehr viele Aufgaben erledigt. So erfolgt hier die Anbindung der Daten zum korrekten Port des Programms bzw. Prozesses. Hier erfolgt aber auch die Aufteilung großer Pakete in mehrere kleine Frames.
Die Sitzung
Hier werden die Daten erstmals konvertiert und in die korrekte Zeichenkodierung gebracht.
Die Darstellung
Hier erfolgt die Konvertierung der Daten in grafische Anweisungen („Zeichne eine rote Fläche“).
Die Anwendung
Hier wird die Kommunikation zwischen Anwendung und der Benutzereingabe umgesetzt.
Das DDN-Modell
Wie man in der Erklärung des OSI-Modells erkennen konnte, kann man einzelne Schichten kaum voneinander unterscheiden. Aus diesem Grund kennt das DDN-Modell nur 4 Schichten. Das DDN-Modell hat seinen Namen von seinem Erfinder, dem "Department of Defense Network". Nicht selten ist daher auch die Bezeichnung DoD-Modell.
Die einzelnen Schichten und ihre Bedeutung
Der Netzzugang
Hier wird Schicht 1 und 2 des OSI-Modells kombiniert. In dieser Ebene wird die komplette physikalische Übertragung beschrieben.
Die Internetschicht
Diese Schicht dient vor allem der Vermittlung der Daten. Diese Schicht entspricht im wesentlichen der 3. OSI-Schicht. Hier sind IPv4 und IPv6 zuhause.
Der Host-zu-Host Transport
Diese Schicht entspricht der 4. Schicht des OSI-Modells. (TCP, UDP)
Application
Hier werden die schwer zu beschreibenden Schichten 5 bis 7 des OSI-Modells zusammenfassend beschrieben. Hier findet man z.b. das Protokoll HTTP, FTP und SMTP. Aber auch z.b. HTML-Code kann auf dieser Schicht definiert werden. Einfach gesagt: Auf dieser Schicht werden die Daten von Programmen aufgearbeitet.
Verallgemeinertes Beispiel für die Schichten
Beispiel: Telefon
| Sagt: "Guten Tag" | Hört: "Guten Tag" | |
| Silben: Gu-ten tag | Silben: Gu-ten tag | |
| Schallwellen | Schallwellen | |
| Elektrische Impulse | Elektrische Impulse | |
| Punkt-zu-Punkt Verbindung | Punkt-zu-Punkt Verbindung | |
| Telefonleitung | Leitung | Telefonleitung |
Dieses Beispiel zeigt eventuell nicht alle Schichten, verdeutlicht aber das Prinzip der Schichtaufteilung.
- Schicht: Die Telefone wurden physikalisch verbunden. (Ob mit Kupfer, Alu oder Glas ist nicht wichtig)
- Schicht: Die Verbindung kommt zustande, in dem einer gewählt und der andere Abgenommen hat
- Schicht: Die Daten werden in Impulsen bzw. Frequenzen übertragen.
- Schicht: Die Telefone wandeln die Signale in akustische Signale um (Empfang) bzw. das akustische Signal in ein elektrisches Signal (Sender).
- Schicht: Die Signale werden durch ihre Kombination zu Wörtern und Sätzen.
- Der Inhalt wird klar sichtbar (die Nachricht kommt an)
Beispiel: Transport eines Gegenstandes
Dieses Beispiel zeigt eventuell nicht alle Schichten, verdeutlicht aber das Prinzip einer Schichtaufteilung.
- Schicht: Der Transport erfolgt über einen geeigneten Weg. Woraus dieser besteht, ist hier nicht wichtig! Ebenso ist es nicht wichtig, ob der LKW oder das Flugzeug genommen wird.
- Schicht: Das Ziel wird über die Adresse gefunden
- Schicht: Das Paket muss auf eine Euro-Palette passen
- Schicht: Das Paket muss mit Folie geschützt worden sein
Der Layer-8-Fehler
Inoffiziell wird häufig noch eine 8. Schicht in das OSI-Modell interpretiert. Die Schicht Mensch oder Anwender. Probleme, die durch die falsche Bedienung entstehen, werden daher oft auch liebevoll „Layer-8-Fehler“ genannt.
Weblinks
- Wikipedia: OSI-Modell
